本發(fā)明涉及鋼鐵冶金精煉技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種RH精煉裝置中真空槽裝置。

背景技術(shù)：

RH真空循環(huán)脫氣裝置是爐外精煉過程的重要環(huán)節(jié)，主要作用在于脫碳、脫硫、脫氣、去夾雜以及均勻溫度和成分等方面。裝置主要包含鋼包、真空室、上升管和下降管。兩個浸漬管被插入鋼液一定深度后，啟動真空泵抽真空，同時往上升管中輸入驅(qū)動氣體，驅(qū)動氣體由于受熱膨脹以及壓力降引起的等溫膨脹使得上升管內(nèi)鋼液與氣體混合物的密度降低，驅(qū)動力鋼液的上升，涌入真空室內(nèi)，真空室內(nèi)的平衡狀態(tài)因而受到破壞。鋼水受壓差和驅(qū)出氣體的作用不斷地從上升管涌入真空室內(nèi)，并經(jīng)下降管再回到鋼包內(nèi)，實現(xiàn)鋼液的循環(huán)。

為提高精煉效率，需增大鋼液的循環(huán)流量，主要可以從提升吹氣流量、提高真空度，增大浸漬管內(nèi)徑等方面來實現(xiàn)。然而通過提升吹氣流量，提高真空度的方法均存在極限。而增大浸漬管內(nèi)徑的方法也受到裝置本身尺寸的限制，因此有學(xué)者提出使用橢圓形浸漬管的概念，代替?zhèn)鹘y(tǒng)圓形浸漬管；也有學(xué)者提出采用單浸漬管、多浸漬管等方式，優(yōu)化RH精煉過程。但目前少有見到應(yīng)用于實際生產(chǎn)的實例。本發(fā)明對RH精煉裝置進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種更易于應(yīng)用于實際生產(chǎn)的新型真空槽裝置，對比傳統(tǒng)RH圓形浸漬管真空槽裝置，在不改變鋼包尺寸的前提下，增大循環(huán)流量，同時增大鋼液涌入真空室的速度，達(dá)到提高精煉效率的目的，降低了鋼水從下降管進(jìn)入鋼包內(nèi)的速度，達(dá)到延長鋼包使用壽命的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種RH精煉裝置中真空槽裝置，能夠易于應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，通過改變RH浸漬管的形狀，得到更有利于生產(chǎn)的流場，提高RH的精煉效率，同時延長RH鋼包的使用壽命。

該真空槽裝置包括真空室、鋼包、上升管和下降管，其中，真空室與真空泵連接，上升管和下降管設(shè)置在真空室下部，上升管和下降管浸入鋼包內(nèi)的鋼液中，吹氣裝置與上升管相連，對吹氣孔數(shù)量不做限制，上升管和下降管外部包裹耐火材料；上升管與下降管橫截面形狀不同，上升管橫截面為圓形，下降管橫截面為橢圓形，保證其能夠更易于應(yīng)用于實際生產(chǎn)。下降管的長軸方向與上升管和下降管的排列方向垂直，考慮到鋼包內(nèi)徑的限制，上升管半徑與下降管短軸長度一致，使其能夠在不必增加鋼包口內(nèi)徑的情況下，使上升管(圓形浸漬管)截面積不大于下降管(橢圓形浸漬管)截面積，能夠起到了增大鋼液循環(huán)流量的效果，下降管橫截面積是上升管橫截面積的1～2倍。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：

上述方案中，通過改善上升管和下降管的形狀結(jié)構(gòu)，在RH裝置內(nèi)流體維持循環(huán)穩(wěn)定的情況下，降低了流體進(jìn)入鋼包時的速度，從而降低了流體對鋼包的沖擊效果，同時增大了流體從鋼包內(nèi)涌入真空室的速度，加強(qiáng)了流體在真空室內(nèi)的運(yùn)動，增大整體的循環(huán)流量，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率和延長鋼包使用壽命的效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的RH精煉裝置中真空槽裝置整體示意圖；

圖2為本發(fā)明的RH精煉裝置中真空槽裝置中浸漬管示意圖；

圖3為本發(fā)明的RH精煉裝置中真空槽裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的RH精煉裝置中真空槽裝置的俯視圖；

圖5為本發(fā)明實施例水模型尺寸主視圖；

圖6為本發(fā)明實施例水模型尺寸俯視圖；

圖7為本發(fā)明實施例中對比RH水模型測量速度矢量結(jié)果；

圖8為本發(fā)明實施例中采用本發(fā)明RH水模型測量速度矢量結(jié)果；

圖9為本發(fā)明實施例中真空室內(nèi)距底部50mm處水平線上速度值比較；

圖10為本發(fā)明實施例中鋼包內(nèi)距底部500mm處水平線上的速度值比較；

圖11為本發(fā)明實施例中鋼包內(nèi)下降管中心豎直線上的速度值比較。

其中：1-真空管；2-鋼包；3-上升管；4-下降管；5-吹氣裝置；6-鋼液；7-耐火材料；8-真空泵。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明提供一種RH精煉裝置中真空槽裝置。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，該真空槽裝置中，真空室1與真空泵8連接，上升管3和下降管4設(shè)置在真空室1下部，上升管3和下降管4浸入鋼包2內(nèi)的鋼液6中，吹氣裝置5與上升管3相連，上升管3和下降管4外部包裹耐火材料7；上升管3橫截面為圓形，下降管4橫截面為橢圓形，下降管4的長軸方向與上升管3和下降管4的排列方向垂直，上升管3半徑與下降管4短軸長度一致。下降管4橫截面積不小于上升管3橫截面積。

具體實施例如下：

本實施例在尺寸如表1-1所示的RH水模型上進(jìn)行。水模型由真空室1、鋼包2、上升管3、下降管4、吹氣裝置5、鋼液6和耐火材料7組成。其中浸漬管兩只，分別為上升管3和下降管4，上升管3為內(nèi)徑130mm的圓形，下降管4為短軸130mm長軸230mm的橢圓形，橢圓形浸漬管長軸方向與兩浸漬管排列方向垂直，兩浸漬管中心間距298mm。實例水模型尺寸示意圖如圖5、圖6所示。同時設(shè)置用于對比的傳統(tǒng)水模型，其兩只浸漬管均為內(nèi)徑為130mm的圓形，其他尺寸均與本發(fā)明的水模型實例相同，具體尺寸如表1-2所示。在相同實驗條件下，對比得到的兩種水模型內(nèi)的流場情況。

表1-1實驗用本發(fā)明RH水模型幾何尺寸

表1-2實驗用傳統(tǒng)RH水模型幾何尺寸

利用PIV(粒子圖像測速儀)對RH水模型內(nèi)流場進(jìn)行測量。對比RH水模型與本發(fā)明RH水模型兩次測量速度矢量結(jié)果如圖7、圖8所示，浸漬管上部分圖7中本發(fā)明的水模型流體(鋼液)從上升管進(jìn)入真空室的速度明顯大于圖8中傳統(tǒng)RH水模型，圖9表示距離真空室底部50mm處水平線上本發(fā)明水模型與傳統(tǒng)水模型的速度值的比較，可以看出流體(鋼液)對真空室液面的沖擊效果也更大，能夠起到加強(qiáng)真空室內(nèi)流體的攪拌效果，達(dá)到增大循環(huán)流量，提高精煉效率的目的；浸漬管下部分圖7中流體從下降管進(jìn)入鋼包的速度和沖擊深度均明顯小于圖8中傳統(tǒng)RH水模型，圖10、圖11分別表示鋼包內(nèi)距離底部500mm處水平線上和鋼包內(nèi)下降管中心豎直線上的速度值，本發(fā)明水模型與傳統(tǒng)水模型的速度值的比較，可以減緩流體對鋼包底部的沖擊效果，達(dá)到延長鋼包使用壽命的效果。

利用公式計算湍動能及湍動能耗散率：

式中：u為瞬時速度，m/s；為時均速度，m/s；u′為脈動速度，m/s；k為湍動能，m²/s²；u_i′為i方向上脈動速度，m/s；ε為湍動能耗散率，m²/s³；t為時間，s。

表1-3計算得兩水模型湍動能及湍動能耗散率對比

PIV實驗結(jié)果表明，本發(fā)明通過設(shè)計浸漬管形狀，能夠提高RH真空室內(nèi)流體的湍動能及耗散率，同時降低RH鋼包內(nèi)流體的湍動能及耗散率。

實驗結(jié)果均能表明本發(fā)明能夠達(dá)到預(yù)期提高生產(chǎn)效率和延長鋼包使用壽命的目的，且易于實現(xiàn)。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。